氯乙烯畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 氯乙烯在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用</p><p>　　氯乙烯又名乙烯基氯，是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，為無色、易液化氣體，是塑料工業(yè)的重要生產(chǎn)原料，是生產(chǎn)聚氯乙烯塑料的單體；或與醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物，用作粘合劑、涂料、絕緣材料和合成纖維，也用作化學(xué)中間體或溶劑。氯乙烯易液化，這一性質(zhì)在氯乙烯

2、精制中有著重要的工業(yè)意義。除此之外，氯乙烯易溶解于丙酮、乙醇和烴類，微溶于水，它易燃，與空氣混合爆炸的極限是4%—22%，它對(duì)人體有麻醉的作用，對(duì)肝臟有影響，可使人中毒，人對(duì)氯乙烯的嗅覺感知的質(zhì)量濃度為2.4g/，長期的接觸會(huì)使人引起消化系統(tǒng)、皮膚組織、神經(jīng)系統(tǒng)等多種癥狀。</p><p>　　氯乙烯分子含有不飽和雙鍵和不對(duì)稱的氯原子，因而很容易發(fā)生均聚反應(yīng)；也能與其他的單體發(fā)生共聚反應(yīng)，還能與多種無機(jī)或有機(jī)化合

3、物進(jìn)行合成、加成、取代及縮合等化學(xué)反應(yīng)。</p><p>　　氯乙烯的主要應(yīng)用是在工業(yè)上進(jìn)行均聚反應(yīng)或共聚的以上生產(chǎn)高聚物。目前世界上用于制造聚氯乙烯樹脂的上網(wǎng)氯乙烯單體量約占氯乙烯總產(chǎn)量的96%，而美國則達(dá)98%。氯乙烯的聚合物廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑及人們的日常生活中，例如；硬的聚氯乙烯具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐磨性能好等特點(diǎn)。廣泛用于工業(yè)給水、排水、排污、排氣及排放腐蝕性的流體等用管道、管件以及農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)、電

4、線電纜等管道等，其總量約占氯乙烯的消耗量的30%多，目前世界上塑料銷量的20%以上用于建筑，而建筑上的40%是氯乙烯的聚合物，如塑料地板，不僅可以制成色彩鮮艷的各種圖案，而且可以將圖案制成表面有浮雕感的多種型材。聚氯乙烯制成得到的門和窗具有較好的隔熱、隔冷、隔音性能好的以及耐腐蝕、耐潮濕、耐霉?fàn)€等特點(diǎn)。而且由于它們的表面光滑，不需要涂漆、維修方便，比其他的塑料門的材料要便宜好多，因而在國內(nèi)外的的產(chǎn)業(yè)上得到了廣泛阿的應(yīng)用和發(fā)展，聚氯乙烯的

5、材料具有色澤鮮艷，花紋有立體感、防潮、防霉、防燃及便易清洗的特點(diǎn)，用做房屋建設(shè)具有簡單大方，價(jià)格便宜等好多的優(yōu)點(diǎn)。軟的聚氯乙烯具有堅(jiān)韌柔軟、耐彎曲、有彈性、耐寒等優(yōu)點(diǎn)，所以常用作電線電纜的絕緣包皮，以代替鉛</p><p>　　由于傳統(tǒng)的電石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量電能, 對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染, 我國在幾家較大的氯乙烯生產(chǎn)廠引進(jìn)了日本、歐洲的平衡氧氯化生產(chǎn)工藝, 該工藝由于具有成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)

6、模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn), 是目前世界上比較通用的氯乙烯生產(chǎn)工藝。但是, 平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯, 隨著石油資源的日益短缺和對(duì)氯乙烯供不應(yīng)求矛盾的日益尖銳, 這一工藝也暴露出它的弊端。作者研究開發(fā)了乙烷在較低溫度下, 高轉(zhuǎn)化率、高選擇性脫氫氧化氯化生成氯乙烯的新催化劑及相應(yīng)的工藝過程。該過程一旦開發(fā)成功, 可為煉氣廠、油田氣中乙烷生產(chǎn)氯乙烯提供了一條新的技術(shù)路線。</p><p>　　最初的氯乙烯生產(chǎn)

7、全部以乙炔為原料。60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯氯乙烯又名乙烯基氯，是一種應(yīng)用于高分子化工的重要的單體，為無色、易液化氣體，是塑料工業(yè)的重要生產(chǎn)原料，是生產(chǎn)聚氯乙烯塑料的單體；或與醋酸乙烯、丙烯腈制成共聚物，用作粘合劑、涂料、絕緣材料和合成纖維，也用作化學(xué)中間體或溶劑。</p><p>　　由于傳統(tǒng)的電石乙炔法制氯乙烯需要消耗大量電能, 對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染, 我國在幾家較大的氯乙

8、烯生產(chǎn)廠引進(jìn)了日本、歐洲的平衡氧氯化生產(chǎn)工藝, 該工藝由于具有成本低、質(zhì)量高、污染小、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn), 是目前世界上比較通用的氯乙烯生產(chǎn)工藝。但是, 平衡氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯需要大量消耗石油中的乙烯, 隨著石油資源的日益短缺和對(duì)氯乙烯供不應(yīng)求矛盾的日益尖銳, 這一工藝也暴露出它的弊端。作者研究開發(fā)了乙烷在較低溫度下, 高轉(zhuǎn)化率、高選擇性脫氫氧化氯化生成氯乙烯的新催化劑及相應(yīng)的工藝過程。該過程一旦開發(fā)成功, 可為煉氣廠、油田氣中乙烷生

9、產(chǎn)氯乙烯提供了一條新的技術(shù)路線。</p><p>　　60年代后期，隨著乙烯裝置大型化及乙烯氧氯化技術(shù)的成熟，乙烯法在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)乙炔法迅速被乙烯法取代。迄今為止，全世界氯乙烯裝置93%以上采用乙烯法，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家如日本，以全部淘汰了乙炔法，僅在我國及其它發(fā)展中國家仍占有相當(dāng)比重。</p><p>　　1.2氯乙烯工業(yè)發(fā)展概況</p><

10、;p>　　氯乙烯是制備聚氯乙烯及其共聚物的單體。也常稱為氯乙烯單體（VCM），在世界上是與乙烯和氫氧化鈉等并列的最重要的化工產(chǎn)品之一。</p><p>　　氯乙烯的合成始于1835年，由法化學(xué)家Regnault用氫氧化鉀的乙醇溶液將二氯乙烷脫氯化氫制得，并于1838年觀察到了它的聚合體，這次的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是PVC的開端。1902年，Biltz將1，2-二氯乙烷進(jìn)行熱分解也制得氯乙烯，但當(dāng)時(shí)由于聚合物的科學(xué)和生

11、產(chǎn)技術(shù)尚不成熟，他的發(fā)現(xiàn)沒有導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)束。Klatte于1912年通過乙炔與氯化氫的催化加成反應(yīng)制得了氯乙烯，成為工業(yè)上氯乙烯合成的最初工藝，但在沿用將近30多年后，由于乙炔生產(chǎn)的高能耗而逐漸趨于淘汰。</p><p>　　從1940年起，氯乙烯的生產(chǎn)原料，乙炔開始被乙烯部分取代，首先將乙烯直接氯化成1，2-二氯乙烷（EDC），再加以熱裂解制得氯乙烯，裂解產(chǎn)生的氯化氫仍被用在乙炔-氯化氫法中。</p&

12、gt;<p>　　混合氣體法制備氯乙烯采用石腦油作原料，將石腦油用燃燒氣體裂解后，制成含乙炔和乙烯的混合氣體，該混合氣體先后與氯化氫和氯氣反應(yīng)，制成易分離的氯乙烯和1，2-二氯乙烷經(jīng)熱裂解制成氯乙烯，日本吳羽化學(xué)公司將其工業(yè)化生產(chǎn)。將該法中的原料從石腦油換成石油，則成為原油裂解法，可得到高濃度的乙炔、乙烯的混合氣體，而且可從副產(chǎn)物的芳香族的焦油、瀝青的物質(zhì)中制造熱煤油或碳纖維等物質(zhì)，具有綜合的經(jīng)濟(jì)效益。</p>

13、<p>　　1955-1958年，美國的化學(xué)公司研究的大規(guī)模乙烯氧氯化法制備1，2-二氯乙烷取得成功。至此以后，乙烷全部取代乙炔成為制備氯乙烯的原料。至目前為止，大多數(shù)工廠都采用乙烯直接氯化（DC）和乙烯氧氯化（OXY）制備1，2-二氯乙烷（EDC），再將EDC加以熱裂解得到氯乙烯單體（VCM）的聯(lián)合切平衡的DC-EDC-OXY-EDC-VCM法來制備氯乙烯。聯(lián)合平衡法充分利用廉價(jià)的原料，基本上不生成副產(chǎn)物，目前西方世界9

14、0%以上的氯乙烯產(chǎn)量是用該法生產(chǎn)的。</p><p>　　我國從50年代開始研究和生產(chǎn)聚氯乙烯，1953年由沈陽化工研究院和北京化工研究院開始小試，1956年小試成功，并在錦西建立了第一個(gè)生產(chǎn)廠家。此后各地相繼投產(chǎn)，到1970年已經(jīng)發(fā)展到20家，原料聚乙烯單體全部采用電石乙炔法制得，隨著我國的不斷發(fā)展，已經(jīng)逐步開始建設(shè)乙烯氧化制氯乙烯的生產(chǎn)裝置。1976年，我國已經(jīng)開始形成了一條新的乙烯路線。</p>

15、<p>　　1.3 氯乙烯的理化性質(zhì)</p><p>　　1.3.1 理化性質(zhì)</p><p>　　氯乙烯在通常情況下為無色、易燃、有特殊香味的氣體，稍加壓力條件下， 可以很容易地轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。氯乙烯稍溶于水，在25℃時(shí)100g水中可溶解0.11g 氯乙烯；水在氯乙烯內(nèi) 的溶解度，在-15℃時(shí)，100g氯乙烯可溶解0.03g水。氯乙烯可溶于烴類、丙酮、乙醇、含氯溶劑如二氯乙烷及

16、多種有機(jī)溶劑內(nèi)。氯乙烯有較好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)異的電介性能，但對(duì)光和熱的穩(wěn)定性差，其化 學(xué)式為,分子量為 62.499，熔點(diǎn)為-153.8℃，沸點(diǎn)-13.4℃，臨界壓力為 5.60Mpa，臨界溫度為 156.6℃，氣化熱為 330J/g，與空氣形成爆炸性混合物，其爆炸濃度范圍為 4%-22%（體積比）。</p><p>　　1.3.2 化學(xué)性質(zhì)</p><p>　　反應(yīng)方程式: 乙炔和氯化氫在

17、氯化汞催化劑作用下生成氯乙烯反應(yīng)式</p><p>　　C2H2+HCl→C3H2Cl+124.8KJ/mol</p><p>　　（1）腐蝕性：干燥態(tài)氯乙烯不具腐蝕性，但含水狀態(tài)下會(huì)腐蝕鐵及不銹鋼。 </p><p>　?。?）感光性：會(huì)進(jìn)行迅速的光化學(xué)氧化作用與聚合反應(yīng)。</p><p>　　（3）分解性：燃燒會(huì)發(fā)生 HCl,CO, CO

18、2 及高毒性之光氣煙霧。 氯乙烯的兩個(gè)反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。但一般來 講，連接在雙鍵上的氯原子不太活潑，所以有關(guān)雙鍵的反應(yīng)則比有關(guān)氯原子的反 應(yīng)很多，現(xiàn)各舉一兩個(gè)例子如下： 有關(guān)氯原子的反應(yīng)： 與丁二酸氫鉀反應(yīng)生成丁二酸乙烯脂： 與苛性鈉共熱時(shí)，脫掉氯乙烯生成乙炔： 有關(guān)雙鍵的反應(yīng)： 與氯乙烯加成生成二氯乙烷： 在紫外線照射下能與硫化氫加成生成 2-氯乙硫醇： 氯乙烯通過聚合反應(yīng)可生成聚氯乙烯。 氯乙烯是重要的有

19、機(jī)化工產(chǎn)品，它的主要用途是生產(chǎn)聚聚氯乙烯。氯乙烯的 兩個(gè)起反應(yīng)部分，氯原子和雙鍵，能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)很多。由于雙鍵的存在，因 此氯乙烯能發(fā)生氧化、加成、裂解、取代、均聚、共聚等一些列化學(xué)反應(yīng)。</p><p>　　（4）危害性聚合：于空氣中或遇熱、日光會(huì)會(huì)產(chǎn)生危害性聚合反應(yīng)。</p><p>　　通常加酚為抑制劑以防止聚合。 </p><p>　　（5）反應(yīng)性與不相容

20、性：與銅、鋁和催化性不純物等金屬、空氣、氧、陽光、點(diǎn)火源、氧化劑接觸起激烈聚合反應(yīng)。 </p><p>　　受熱及未添加或耗盡抑制劑的情形下會(huì)發(fā)生放射性聚合反應(yīng)。 </p><p>　　氯乙烯和大氣中的氧以及強(qiáng)氧化劑反應(yīng)會(huì)發(fā)生過氧 化物，并會(huì)起劇烈的聚合反應(yīng)。</p><p>　　(6)穩(wěn)定性與反應(yīng)性:化學(xué)穩(wěn)定性極易燃。氣體比空氣重，可沿地面流動(dòng)，可能造成遠(yuǎn)處著火，

21、有濕氣存在時(shí)，腐蝕鐵和鋼。</p><p>　　燃燒（分解）產(chǎn)物燃燒時(shí)，分解生成氯化氫和光氣等有毒和腐蝕性煙霧。</p><p>　　避免接觸條件避免受熱、光照和接觸空氣與潮氣。</p><p>　　1.4 氯乙烯的危害及防治</p><p>　　氯乙烯是無色易液化的氣體，與空氣形成可爆炸性混合物，難溶于水，溶于乙醇、乙醚、丙酮和二氯乙烷，易

22、聚合。</p><p>　　氯乙烯是應(yīng)用最廣泛的樹脂聚氯乙烯（PVC）的單體，用于制備聚氯乙烯、偏二氯乙烯，也用于作冷凍劑等。</p><p>　　1.4.1 職業(yè)危害</p><p>　　(1) 接觸機(jī)會(huì)：在氯乙烯和聚氯乙烯的生產(chǎn)過程中，都有接觸氯乙烯的可 能，尤其是生產(chǎn)聚氯乙烯的聚合釜的清理，清釜工的慢性氯乙烯中毒可能性最大。應(yīng)用聚氯乙烯樹脂或含有氯乙烯的共聚

23、物熔融后制作各種塑料制品時(shí)，釋放出氯乙烯單體，有時(shí)作業(yè)環(huán)境空氣中的氯乙烯濃度很高，極易引起中毒。</p><p>　　(2) 中毒臨床表現(xiàn)：急性中毒。輕度中毒時(shí)，病人出現(xiàn)眩暈、頭痛、惡心、胸悶、嗜睡、步態(tài)蹣跚等；嚴(yán)重中毒者，神志不清，或呈昏睡狀，甚至昏迷、抽搐，更嚴(yán)重者會(huì)造成死亡。</p><p>　　1.4.2 急性中毒現(xiàn)場(chǎng)處理</p><p>　　（1）皮膚接觸

24、立即脫去被污染的衣著，用肥皂水和流動(dòng)清水徹底；中洗皮膚，并就醫(yī)。</p><p>　?。?）眼睛接觸立即提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗，并就醫(yī)。</p><p>　?。?）吸入迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給吸氧。呼吸及心跳停止者，立即進(jìn)行人工呼吸和心臟擠壓術(shù)，并就醫(yī)。</p><p>　　1.4.3 預(yù)防措施</p>&l

25、t;p>　　（1）設(shè)備密閉氯乙烯制造和聚氯乙烯制造過程中，都必須做好管道的密閉。注意設(shè)備的維修和保養(yǎng)，杜絕跑、冒、滴、漏。</p><p>　?。?）清釜技改以往聚合釜人工清釜，一釜一清，清釜工要接觸大量氯乙烯。技術(shù)改造后，聚合釜壁涂防結(jié)劑，幾十釜甚至上百釜清一次。清釜用高壓水(10MPa)清洗，避免了工人直接接觸氯乙烯。</p><p>　?。?）抽取單體從聚氯乙烯樹脂成品中經(jīng)冷卻

26、真空抽取氯乙烯單體，使成品中的氯乙烯單體含量由原來的1%左右，降到10ppm以下。這樣使聚氯乙烯成品的熱加工中，釋放氯乙烯單體的量極大減少，減少了污染和危害。</p><p>　?。?）做好個(gè)體防護(hù)進(jìn)入聚合釜操作或檢修時(shí)，必須戴空氣呼吸器，嚴(yán)密防護(hù)，并加強(qiáng)換班，縮寫縮短接觸。</p><p>　　(5）定期檢測(cè)氯乙烯作業(yè)環(huán)境的空氣中氯乙烯濃度要定期檢測(cè)。國家的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為30mg／m3。&l

27、t;/p><p>　　(6)做好職業(yè)性體檢對(duì)氯乙烯作業(yè)工人應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行就業(yè)前和定期性(每年一次)體檢。</p><p>　　1.5氯乙烯的生產(chǎn)方法</p><p>　　目前,從國內(nèi)十大PVC 生產(chǎn)商的工藝和原料路線的現(xiàn)狀分析,我國PVC 生產(chǎn)中乙烯法、電石法和EDC/ VCM 法基本各占1/ 3 ,呈現(xiàn)三足鼎立之勢(shì),是世界各大PVC 生產(chǎn)國中僅有的兼有乙烯法、電石法、ED

28、C/ VCM 法3 種裝置共存的國家。電石法PVC 在中國能夠生存是有其深刻的歷史和現(xiàn)實(shí)原因的。由于目前中國PVC 生產(chǎn)的原料路線、資源分布和環(huán)境要求的不同,尤其是電石法PVC 的工藝技術(shù)已十分成熟,資源有保證。近幾年以來,特別是美國9. 11 事件以來,隨著國際局勢(shì)的緊張,國際原油、天然氣價(jià)格暴漲,導(dǎo)致了以乙烯工藝路線的PVC 成本增加, 從而突顯了我國電石法PVC 的成本優(yōu)勢(shì)。2004 年我國的電石法PVC 主導(dǎo)了全國的PVC 市場(chǎng)

29、,出現(xiàn)了一個(gè)暴利時(shí)代。于是國內(nèi)再度掀起了電石法PVC 的投資與裝置改擴(kuò)建的熱潮。在目前電石法PVC 利潤空間比較大的時(shí)候, 新建裝置一定要防止低水平的重復(fù)建設(shè),要廣泛吸收同行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),真正做到高起點(diǎn)、高水平。 </p><p>　　氯乙烯是一種非常重要的化工原材料,主要用來制備聚氯乙烯( 簡稱PVC)樹脂,也用于制備偏二氯乙烯、冷凍劑等 。全世界9 % 的氯乙烯單體都用于生產(chǎn)聚氯乙烯, 我國目前沒有專門

30、的氯乙烯生產(chǎn)企業(yè), 所有的氯乙烯裝置均與聚氯乙烯裝置配套建設(shè), 完全一體化。氯乙烯的生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了多年的工業(yè)生產(chǎn)和工藝改造后, 形成了4 種主要的生產(chǎn)工藝。工業(yè)上合成氯乙烯的方法有：(1)乙炔法；(2)烯炔法；(3)乙烯氧氯化法；(4) 乙烷氧氯化法。</p><p><b>　　1.5.1 乙炔法</b></p><p>　　氯乙烯的生產(chǎn)方法常用乙炔法，即以一定純度

31、的氯化氫與一定純度的乙炔氣體以1：1.05～1.1比例充分混合后，在HgCl2觸媒作用下，在100～180℃作用下，反應(yīng)生成氯乙烯。</p><p>　　在氯化高汞觸媒存在時(shí),乙炔與氯化氫反應(yīng)生成氯乙烯的反應(yīng)機(jī)理如下:</p><p><b>　?。?）反應(yīng)方程式:</b></p><p>　　CH≡CH + HCl →CH2 = CHCl +

32、 124. 8kJ / mol</p><p>　　乙炔首先與氯化高汞加成生成中間加成物氯乙烯氯汞:</p><p>　　CH≡CH + HgCl2 →ClCH = CH - HgCl</p><p>　　此中間加成物很不穩(wěn)定,通氯化氫即分解而生成氯乙烯:</p><p>　　ClCH = CH - HgCl + HCl →CH2 = CHC

33、l + HgCl2</p><p>　　所生成的中間產(chǎn)物也可能再與氯化高汞產(chǎn)生加成反應(yīng),生成物再分離出氯化亞汞而生成二氯乙烯。但這種可能很小。為保證充分生成氯乙烯,氯化高汞觸媒要求通過其的乙炔量為20～40m3/ m3 觸媒。</p><p>　　(2) 當(dāng)混合氣中氯化氫過量多時(shí),所生成的氯乙烯能再與過量的氯化氫反應(yīng)生成1. 1 —二氯乙烷。</p><p>　　C

34、H2 = CHCl + HCl →CH3 - CHCl2</p><p>　　(3) 當(dāng)混合氣中乙炔過量多時(shí),則過量的乙炔使氯化高汞催化劑還原成氯化亞汞或金屬汞,使觸媒失去活性,同時(shí)生成副產(chǎn)品二氯乙烯。</p><p>　　CH≡CH + HgCl2 →ClCH = CH - HgCl</p><p>　　ClCH = CH - HgCl + HgCl2 →ClHg

35、 - CHCl -CHCl - HgCl</p><p>　　ClHg - CHCl - CHCl - HgCl →CHCl = CHCl +Hg2Cl2</p><p><b>　　或:</b></p><p>　　CH≡CH + HgCl2 →Cl - CH - CH - Cl →Hg +ClCH = CHCl Hg</p>

36、<p>　　此法以HgCl2做觸媒，活性炭作載體，在列管式固定床轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行。乙炔轉(zhuǎn)化率很高，產(chǎn)品純度高，所需設(shè)備不很復(fù)雜，工藝流程比較簡單，生產(chǎn)技術(shù)成熟，因此很適合中、小規(guī)模生產(chǎn)，缺點(diǎn)是HgCl2有毒、價(jià)格昂貴、成本高。</p><p>　　其生產(chǎn)方法又可分為液相法和氣相法。液相法不需要高溫，但乙炔轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)品分離困難，因此多采用氣相法。</p><p><b>　

37、　（1) 液相法</b></p><p>　　液相法系以氯化亞銅和氧化銨的酸性溶液為觸媒，其反應(yīng)過程是向裝有含12~15%鹽酸的觸媒溶液的反應(yīng)器中，同時(shí)通入乙炔和氯化氫，反應(yīng)在60℃左右進(jìn)行，反應(yīng)后的合成氣再經(jīng)過凈制手續(xù)將雜質(zhì)除去。</p><p><b>　?。?） 氣相法</b></p><p>　　氣相法是以活性炭為裁體，吸附

38、氯化汞為觸媒，此法是以乙炔和氯化氫氣相加成為基礎(chǔ)。反應(yīng)是在裝滿觸媒的轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行。反應(yīng)溫度一般為120~180℃左右。 </p><p><b>　　1.5.2 烯炔法</b></p><p>　　此法是以乙烯和乙快同時(shí)為原料進(jìn)行聯(lián)合生產(chǎn)，它是以下列反應(yīng)為基礎(chǔ)的： </p><p>　　C2H4 + Cl2 → C2H4Cl C2H4Cl

39、 → C2H3Cl + HCl C2H2 + HCl → C2H3Cl</p><p>　　按其生產(chǎn)方法，可分為：</p><p>　?。?） 聯(lián)合法：聯(lián)合法即二氯乙烷的脫氯化氫和乙炔的加成結(jié)合起來的方法。 二氯乙烷裂解的副產(chǎn)物氯化氫，直接用作乙炔加成的原料，這免去了前者處理副 產(chǎn)物的麻煩，又可以省去單獨(dú)建立一套氯化氫合成系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)上比較有利。在 聯(lián)合法中，氯乙烯的合成仍是在單獨(dú)的

40、設(shè)備中進(jìn)行的，所以需要較大的投資。雖 然如此，這種方法仍較以上各種方法合理、經(jīng)濟(jì)。</p><p>　?。?） 共軛法（亦稱裂解加成一步法） ：如上所述，聯(lián)合法雖然較其它單獨(dú)生產(chǎn) 法合理、經(jīng)濟(jì)，但氯乙烯的制備仍在單獨(dú)的設(shè)備中進(jìn)行，仍需占用很多的設(shè)備， 所以還不夠理想。共軛法就是聯(lián)合法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。此法系同時(shí)往一個(gè)裝 有觸媒的反應(yīng)器中加入二氯乙烷和乙炔的混合物，催化熱裂解是在 230 0 C、壓力 在 4 公

41、斤/厘米 2 以下進(jìn)行， 二氯乙烷裂解是生成的氯化氫立即在 20~50 秒鐘內(nèi)和 乙炔反應(yīng)，反應(yīng)的生成物再經(jīng)進(jìn)一步的凈制處理，以將雜質(zhì)出去。共軛法最主要 的缺點(diǎn)是很難同時(shí)達(dá)到兩個(gè)反應(yīng)的最適宜條件，因而使乙烯與乙炔的消耗量提 高。 </p><p>　?。?） 混合氣化法：近幾年來，在烯炔法的基礎(chǔ)上發(fā)展了一種十分經(jīng)濟(jì)的氯乙 烯生產(chǎn)方法------混合氣化法。這一方法以石腦油和氯氣為原料，只得到氯乙烯產(chǎn) 品。故不存在

42、廢氣的利用和同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品的問題，可以小規(guī)模并很經(jīng)濟(jì)地生 產(chǎn)出氯乙烯。這個(gè)方法由下列幾個(gè)過程組成： 以石腦油的火焰裂解法制造含有乙炔和乙烯的裂解氣； 裂解氣中的烯乙烯不經(jīng)分離，直接同氯化氫反應(yīng)制造氯乙烯； 裂解氣中的烯乙炔不經(jīng)分離，直接同氯氣反應(yīng)制造二氯乙烷； 將二氯乙烷熱裂成氯乙烯和氯化氫， 并將氯化氫分離， 以便能能夠在反應(yīng) （2） 中使用。 將從上述過程所得的氯乙烯進(jìn)行合理的分離。 這個(gè)方法特別適用于不能得到 電石乙炔和乙烯的地

43、區(qū)，或者是乙炔和乙烯價(jià)格較高的地區(qū)。由于乙炔和乙烯不 需分離、濃縮和凈化，沒有副產(chǎn)物。因此，不需添置分離設(shè)備。原料可綜合利用， 不需建立大型石油聯(lián)合企業(yè)。此法的缺點(diǎn)是一次投資費(fèi)用較大。</p><p>　　1.5.3 乙烯氧氯化法</p><p>　　乙烯氧氯化法生產(chǎn)氯乙烯，包括三步反應(yīng)：</p><p>　　第一步乙烯氯化生成二氯乙烷；第二步二氯乙烷熱裂解為氯乙烯

44、及氯化氫；第三步乙烯、氯化氫和氧發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成二氯乙烷。 </p><p><b>　?。?） 乙烯氯化　</b></p><p>　　乙烯和氯加成反應(yīng)在液相中進(jìn)行： </p><p>　　CH2=CH2Cl2→CH2ClCH2Cl </p><p>　　采用三氯化鐵或氯化銅等作催化劑，產(chǎn)品二氯乙烷為反應(yīng)介質(zhì)。反應(yīng)熱

45、可通過冷卻水或產(chǎn)品二氯乙烷汽化來移出。反應(yīng)溫度40～110℃，壓力0.15～0.30MPa，乙烯的轉(zhuǎn)化率和選擇性均在99%以上。 </p><p>　?。?） 二氯乙烷熱裂解　生成氯乙烯的反應(yīng)式為： </p><p>　　ClCH2CH2Cl─→CH2=CHCl +HCl </p><p>　　反應(yīng)是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，在管式裂解爐中進(jìn)行，反應(yīng)溫度500～550℃，壓力

46、0.6～1.5MPa；控制二氯乙烷單程轉(zhuǎn)化率為50%～70%,以抑制副反應(yīng)的進(jìn)行。主要副反應(yīng)為： </p><p>　　CH2=CHCl─→H2C=CH2 +HCl </p><p>　　CH2=CHCl+ HCl─→ClCH3CHCl </p><p>　　ClCH2CH2Cl─→2CH2 +2HCl </p><p>　　裂解產(chǎn)物進(jìn)入淬冷

47、塔，用循環(huán)的二氯乙烷冷卻，以避免繼續(xù)發(fā)生副反應(yīng)。產(chǎn)物溫度冷卻到50～150℃后，進(jìn)入脫氯化氫塔。塔底為氯乙烯和二氯乙烷的混合物，通過氯乙烯精餾塔精餾，由塔頂獲得高純度氯乙烯，塔底重組分主要為未反應(yīng)的粗二氯乙烷,經(jīng)精餾除去不純物后，仍作熱裂解原料。 </p><p>　?。?） 氧氯化反應(yīng)　以載在γ－氧化鋁上的氯化銅為催化劑，以堿金屬或堿土金屬鹽為助催化劑。主反應(yīng)式為： </p><p>　

48、　H2C=CH2 2HCL &frac12;O2→CLCH2CH2CL H2O </p><p>　　主要副反應(yīng)為乙烯的深度氧化（生成一氧化碳、二氧化碳和水）和氯乙烯的氧氯化（生成乙烷的多種氯化物）。反應(yīng)溫度200～230℃，壓力0.2～1MPa,原料乙烯、氯化氫、氧的摩爾比為1.05:2:0.75～0.85。反應(yīng)器有固定床和流化床兩種形式，固定床常用列管式反應(yīng)器，管內(nèi)填充顆粒狀催化劑，原料乙烯、氯化氫與

49、空氣自上而下通過催化劑床層，管間用加壓熱水作熱載體，以移走反應(yīng)熱，并副產(chǎn)壓力1MPa的蒸汽。固定床反應(yīng)器溫度較難控制，為使有較合理的溫度分布，常采用大量惰性氣體作稀釋劑，或在催化劑中摻入固體物質(zhì)。二氯乙烷的選擇性可達(dá)98%以上?！≡诹骰卜磻?yīng)器中進(jìn)行乙烯氧氯化反應(yīng)時(shí)，采用細(xì)顆粒催化劑，原料乙烯、氯化氫和空氣分別由底部進(jìn)入反應(yīng)器，充分混合均勻后，通入催化劑層，并使催化劑處于流化狀態(tài)，床內(nèi)裝有換熱器,可有效地引出反應(yīng)熱。這種反應(yīng)器反應(yīng)溫度均

50、勻而易于控制，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)，但反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，催化劑磨損大。 </p><p>　　由反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水淬冷，再冷凝成液態(tài)粗二氯乙烷。冷凝器中未被冷凝的部分二氯乙烷及未轉(zhuǎn)化的乙烯、惰性氣體等經(jīng)溶劑吸收等步驟回收其中二氯乙烷。所得粗二氯乙烷經(jīng)精制后進(jìn)入熱解爐裂解。 </p><p>　　乙烯氧氯化法的主要優(yōu)點(diǎn)是利用二氯乙烷熱裂解所產(chǎn)生的氯化氫作為氯化劑，從而使氯得到了完全利用。&

51、lt;/p><p>　　1.5.4 乙烷氧氯化法 </p><p>　　采用特制的熔鹽為觸媒，使石油裂解氣中的乙烷在反應(yīng)器中進(jìn)行氧氯化和裂解反應(yīng)，從而制得氯乙烯。這是一條新的工藝路線，有液相法和氣相法，其中液相法比較成熟，其反應(yīng)為：</p><p>　　C2H6 + HCl + O2 KCl－CuCl2－CuCl2 C2H3Cl + 2H2O</p&g

52、t;<p>　　2C2H6 + 2HCl + O2 2C2H3Cl + 2H2O</p><p>　　C2H6 + 2HCl + O2 C2H4Cl2 +H2O這種方法可以省去裂解乙烯的步驟，可直接采用粗氯化烴類作氯源，避免了處理氯化烴的麻煩。但該工藝中乙烷的單程轉(zhuǎn)化率很低，僅為28%左右，而且產(chǎn)物復(fù)雜，分離起來也很困難。</p><p>　?。?） 乙

53、烷直接氯化</p><p>　　將飽和碳?xì)浠衔镌诓环€(wěn)定的溫度范圍內(nèi)，例如在1000℃下與氯氣反應(yīng)，可生成相當(dāng)量的氯乙烯。反應(yīng)式為：C2H6 +2Cl2 → C2H3Cl + 3HCl</p><p><b>　?。?） 乙烷氧氯化</b></p><p>　　反應(yīng)式為：2C2H6 + Cl2 + 3/2O2 → 2C2H3Cl + 3H2O&

54、lt;/p><p>　　目前這些方法僅處于實(shí)驗(yàn)階段，工業(yè)化方法尚未完成。</p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 氯乙烯精餾工序物料衡算</p><p>　　2.1.1氯乙烯精餾工序物料衡算的已知條件</p><p><b>　?。?） 原料成分</b

55、></p><p>　　粗氯乙烯溶液，粗氯乙烯含量90%（質(zhì)量比），乙炔含量2%，二氯乙烷含</p><p>　　量2%，水含量6%。</p><p>　?。?） 低沸塔操作條件</p><p>　　操作壓力（表壓）0.55，塔頂溫度30，進(jìn)料板溫度5，塔釜溫度50；回流比5-10，單板壓降0.7，全塔效率30%。 </p>

56、<p>　　（3）高沸塔操作條件</p><p>　　操作壓力（表壓）0.35，塔頂溫度20，進(jìn)料板溫度50，塔釜溫度30；回流比0.2-0.6，單板壓降0.7，全塔效率30%。</p><p><b>　?。?） 精餾要求</b></p><p>　　精氯乙烯含量99.9%（質(zhì)量比），乙炔含量≤0.001%。</p>

57、<p>　　2.1.2 全凝器的物料衡算</p><p><b>　?。?）原料成分</b></p><p>　　粗氯乙烯溶液，其中氯乙烯90%（質(zhì)量比），乙炔2%（質(zhì)量比），二氯乙烷2%（質(zhì)量比），水6%（質(zhì)量比），本次設(shè)計(jì)要聚氯乙烯的年產(chǎn)量為10萬噸/年，一年生產(chǎn)時(shí)間為8000h，粗氯乙烯溶液可采用流量為10.2萬噸/年，即：102000/8000=

58、12.75。</p><p>　?。?）粗氯乙烯溶液中各組分組成的計(jì)算 </p><p>　　粗氯乙烯溶液流量為12.75，</p><p>　　則： 氯乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%即</p><p>　　乙炔的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%,即 </p><p>　　二氯乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%,即</p><p>　　

59、水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%,即</p><p>　?。?）全凝器物料衡算 </p><p><b>　　, </b></p><p><b>　　, </b></p><p>　　故原料液流量F= + + </p><p>　　2.1.3低沸塔的物料衡算</p>

60、<p>　　在低沸塔中，主要進(jìn)行氯乙烯和乙炔的分離，而不考慮二氯乙烷的影響。</p><p>　　低沸塔進(jìn)料的原料液中含有氯乙烯11.475t/h,乙炔0.255t/h,求其質(zhì)量分?jǐn)?shù)：</p><p>　　ω氯乙烯 == 98%</p><p><b>　　ω乙炔 = </b></p><p>　　根據(jù)工藝要求

61、，塔頂餾出液組成99.9%，塔底釜液組成0.1%。為了便于計(jì)算，假設(shè)一次性把乙炔蒸餾完全。</p><p>　　（1）原料液及塔頂，塔底的摩爾分率</p><p>　　乙炔的摩爾質(zhì)量 MA = 26.04 </p><p>　　氯乙烯的摩爾質(zhì)量MB = 62.49</p><p>　　進(jìn)料： </p><p&

62、gt;　　塔頂： </p><p>　　塔底： </p><p>　?。?）原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量</p><p><b>　?。?）物料衡算</b></p><p><b>　　原料液處理量： </b></p><p><b>

63、;　　總物料衡算： </b></p><p>　　乙炔的物料衡算： </p><p>　　解出： </p><p><b>　　低沸塔物料衡算</b></p><p>　　低沸塔物料衡算計(jì)算結(jié)果</p><p>　　組分

64、 進(jìn)料F 塔頂D 塔底W</p><p>　　流量 193.0 8.44 185.0 </p><p>　　由圖表可知物料平衡。</p><p>　　（4）低沸塔塔板數(shù)的確定</p><p>　?、僖胰病纫蚁┑钠合嗥胶鈹?shù)<

65、/p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得乙炔，氯乙烯的飽和蒸汽壓如下表；</p><p><b>　　氯乙烯的飽和蒸汽壓</b></p><p>　　氯乙烯 -40 -20 0 20</p><p>　　蒸汽壓 31.54

66、 77.90 164.4 329.5 </p><p><b>　　乙炔的飽和蒸汽壓</b></p><p>　　乙炔 -40 -20 0 20</p><p>　　蒸汽壓 759.2 1486 26

67、35 4347</p><p>　　根據(jù)乙炔，氯乙烯的飽和蒸汽壓，利用泡點(diǎn)方程</p><p>　　計(jì)算出乙炔，氯乙烯的汽液相平衡數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　乙炔，氯乙烯的汽液相平衡數(shù)</p><p>　　溫度T 液相中乙炔的摩爾分?jǐn)?shù) 汽相中乙炔的摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>

68、　　-40 0.7125 0.9835</p><p>　　-20 0.3353 0.9059</p><p>　　0 0.1561

69、 0.7479</p><p>　　20 0.0549 0.4338</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)畫出汽液相平衡圖見附圖。</p><p>　?、谇笞钚』亓鞅群筒僮骰亓鞅?lt;/p><p>　　采用圖解法求最小回流比。在圖的對(duì)角線上自e(0.046，0.04

70、6)作垂線即為進(jìn)料線q線，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為</p><p><b>　　故最小回流比</b></p><p>　　故取操作回流比為R=6（低沸塔的操作回流比為5~10）</p><p>　　③求精餾塔的氣液相負(fù)荷</p><p><b>　?、芮蟛僮骶€方程</b></p>&l

71、t;p><b>　　精餾段操作線方程：</b></p><p><b>　　提餾段操作線方程：</b></p><p>　?、輬D解法求理論板層數(shù)</p><p>　　采用圖解法求理論板層數(shù)結(jié)果為：</p><p>　　總理論板層數(shù)NT=6.6</p><p><b

72、>　　進(jìn)料板位置NF=5</b></p><p>　　考慮到乙炔與氯乙烯屬于非同類化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為30%。</p><p>　　所以：精餾段實(shí)際板層數(shù)N精=4/0.3≈14</p><p>　　提餾段實(shí)際板層數(shù)N提=2.6/0.3≈9</p><p>　?。?）低沸塔其他物性數(shù)據(jù)的計(jì)算&

73、lt;/p><p>　　精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算，以精餾段為例進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　?、俨僮鲏毫τ?jì)算</b></p><p>　　塔頂操作壓力 PD=101.3+550=651.3</p><p>　　每層塔板壓降=0.7 </p><p><b>　　進(jìn)料板壓力

74、 </b></p><p><b>　　精餾段平均壓力</b></p><p><b>　?、诓僮鳒囟鹊挠?jì)算</b></p><p>　　依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中氯乙烯和乙炔的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：</p><p><b>　　

75、塔頂溫度：=30</b></p><p><b>　　進(jìn)料板溫度：=5</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p><p><b>　?、燮骄栙|(zhì)量計(jì)算</b></p><p>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p&

76、gt;<b>　　查平衡曲線得 ：</b></p><p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p><b>　　由圖解理論板得：</b></p><p>　　查平衡曲線得： </p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量:</p><p><b>　?、芷骄芏?/p>

77、的計(jì)算</b></p><p><b>　　氣相平均密度的計(jì)算</b></p><p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：</p><p><b>　　液相平均密度的計(jì)算</b></p><p>　　液相平均密度依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均密度的計(jì)算

78、:</p><p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p><p>　　進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算:</p><p>　　由, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率：</p><p>　　精餾段液相平均密度：</p><p><

79、b>　　3 </b></p><p>　?、菀合嗥骄砻鎻埩Φ挠?jì)算</p><p>　　液相平均表面張力依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　, </b><

80、;/p><p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p>　　精餾段液相平均表面張力:</p><p>　?、抟后w平均黏度的計(jì)算</p><p>　　液體平均黏度依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均黏度的計(jì)算：</p&

81、gt;<p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算：</p><p>　　由, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　解得：</b></p><p>　　精

82、餾段液相平均黏度：</p><p>　?。?）低沸塔精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　?、偎降挠?jì)算</b></p><p>　　精餾段的氣，液相體積流率為：</p><p><b>　　由</b></p><p>　　式中計(jì)算，其中由化工設(shè)計(jì)書查取，&l

83、t;/p><p><b>　　圖的橫坐標(biāo)為：</b></p><p>　　取板間距，板上液層高度則：</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書查取，得：</p><p><b>　　=0.064</b></p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書取安全系數(shù)為0.75，則空塔氣速為：</p&g

84、t;<p>　　由化工設(shè)計(jì)書,按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=0.7m</p><p><b>　　塔截面積為</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速為：</b></p><p>　?、诰s塔有效高度計(jì)算</p><p><b>　　精餾段有效高度為：</b>&

85、lt;/p><p><b>　　提餾段有效高度為：</b></p><p>　　故精餾塔的有效高度為</p><p>　?。?）低沸塔塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　?、僖缌餮b置計(jì)算</b></p><p>　　因塔徑D=0.7m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹

86、形受液盤。</p><p><b>　　各項(xiàng)計(jì)算如下：</b></p><p><b>　　堰長LW</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　溢流堰高度</b></p><p><b&

87、gt;　　由 </b></p><p>　　選用平直堰，堰上液層高度hOW由由化工設(shè)計(jì)書式</p><p><b>　　近似取E=1,則</b></p><p><b>　　取板上清液層高度</b></p><p><b>　　故 </b></p>

88、<p>　　弓形降液管寬度和截面積</p><p>　　由 由化工設(shè)計(jì)書得</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即</p><p><b>　　故降液管設(shè)計(jì)

89、合理。</b></p><p><b>　　降液管底隙高度</b></p><p><b>　　由化工設(shè)計(jì)書取</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書

90、選用平受液盤，深度.</p><p><b>　?、谒宀贾?lt;/b></p><p><b>　　塔板的分塊</b></p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書，因故塔板采用整塊式。</p><p><b>　　邊緣區(qū)寬度確定</b></p><p><b&

91、gt;　　由化工設(shè)計(jì)書，取</b></p><p><b>　　開孔區(qū)面積計(jì)算</b></p><p>　　開孔區(qū)面積由化工設(shè)計(jì)書式</p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　故 </p><p><b>　　篩孔

92、計(jì)算及其排列</b></p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書,可選用碳鋼板，取篩孔直徑. 篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為：</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書,篩孔數(shù)目n為：</p><p>　　由化工設(shè)計(jì)書,開孔率為：</p><p>　　氣體通過閥孔的氣速為：</p><p>　　（8）低沸塔接管的選型&l

93、t;/p><p><b>　?、龠M(jìn)料管的選型計(jì)算</b></p><p><b>　　進(jìn)料流量</b></p><p><b>　　進(jìn)料的平均摩爾質(zhì)量</b></p><p><b>　　進(jìn)料的平均密度 </b></p><p><

94、;b>　　由化工原理書得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為</p><p>　　由 取</p><p><b>　　則</b></p><p>　　由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p&

95、gt;<p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　?、谒敋怏w進(jìn)入冷凝管的選型計(jì)算</p><p><b>　　塔頂氣體流量</b></p><p>　　塔頂氣體的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　由,查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p>

96、;<p>　　塔頂氣體的平均密度 </p><p><b>　　由化工原理書得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為 由</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則</b>

97、</p><p>　　由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p>　　， 其內(nèi)徑為③塔頂回流管的選型計(jì)算</p><p><b>　　塔頂回流量</b></p><p>　　塔頂回流的平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　塔頂回流的平均密度 </p&

98、gt;<p><b>　　由化工原理書得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為</p><p>　　由 取</p><p><b>　　則</b></p><p>　　由化工原理書附錄二十一中查普通無縫

99、鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　?、芩壮鲆汗軓降拇_定</p><p><b>　　塔底出液量</b></p><p>　　塔底出液的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　由于塔底出液含有的氯乙烯，塔底出液的平均

100、密度近似為氯乙烯在的密度。查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： </p><p>　　塔底出液的平均密度 </p><p><b>　　由化工原理書得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為</p><p><b>　　取</b></p><p><b&

101、gt;　　則</b></p><p>　　由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　?、菟渍羝M(jìn)料管的選型計(jì)算</p><p><b>　　塔底蒸汽流量</b></p><p

102、>　　塔底蒸汽的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　塔底蒸汽的平均密度 </p><p><b>　　由化工原理書得：</b></p><p>　　一般液體流速為， 氣體流速為 由</p><p><b>　　取</b></p><p>

103、;<b>　　則</b></p><p>　　由化工原理書附錄二十一中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用：</p><p><b>　　， 其內(nèi)徑為</b></p><p>　　2.1.4高沸塔的物料衡算</p><p>　　在高沸塔中，主要進(jìn)行氯乙烯和二氯乙烷的分離。進(jìn)料的原料液中含有氯乙烯,二

104、氯乙烷，原料液中氯乙烯和二氯乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：</p><p><b>　　ω氯乙烯 =</b></p><p><b>　　ω二氯乙烷 = </b></p><p>　　根據(jù)工藝要求，塔頂餾出液組成99.9%，塔底釜液組成0.1%，為了計(jì)算方便，假定氯乙烯一次性蒸餾完全。</p><p>　　（1

105、）原料液及塔頂，塔底的摩爾分率</p><p><b>　　氯乙烯的摩爾質(zhì)量</b></p><p><b>　　二氯乙烷的摩爾質(zhì)量</b></p><p><b>　　進(jìn)料： </b></p><p><b>　　塔頂： </b></p

106、><p>　　塔底： =0.00144</p><p>　　（2）原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量</p><p><b>　　（3）物料衡算</b></p><p><b>　　原料液處理量：</b></p><p><b>　　總物料衡算：</b>

107、;</p><p><b>　　氯乙烯的物料衡算：</b></p><p><b>　　解出：</b></p><p><b>　　高沸塔物料衡算</b></p><p>　　————————————————————————————————</p><p&g

108、t;　　組分 進(jìn)料F 塔頂D 塔底W</p><p>　　———————————————————————————————</p><p>　　流量 182.3 180 2.28</p><p>　　表4.1 高沸塔物料衡算計(jì)算結(jié)果</p>

109、;<p>　　由圖表可知物料平衡。</p><p>　?。?）高沸塔塔板數(shù)的確定</p><p>　?、俾纫蚁纫彝榈钠合嗥胶鈹?shù)</p><p>　　由化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得氯乙烯，二氯乙烷的飽和蒸汽壓如下表所示：</p><p>　　表4.2氯乙烯的飽和蒸汽壓</p><p>　　氯乙烯

110、 40℃ 60℃ 80℃ 100℃</p><p>　　蒸汽壓 </p><p>　　表4.3 二氯乙烷的飽和蒸汽壓</p><p>　　二氯乙烷 40℃ 60℃ 80℃ 1

111、00℃</p><p>　　蒸汽壓 </p><p>　　根據(jù)氯乙烯，二氯乙烷的飽和蒸汽壓，利用泡點(diǎn)方程</p><p>　　計(jì)算出氯乙烯，二氯乙烷的汽液相平衡數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　表4.4氯乙烯，二氯乙烷的汽液相平衡數(shù)</p><p>　　溫度℃

112、 液相中氯乙烯的摩爾分?jǐn)?shù) 汽相中氯乙烯的摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　40 0.5563 0.9301</p><p>　　60 0.2803 0.7723</p><p>　　80

113、 0.1130 0.4830</p><p>　　100 0.0010 0.0061</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)畫出汽液相平衡圖見附圖。</p><p>　?、谇笞钚』亓鞅群筒僮骰亓鞅?lt;/p

114、><p>　　采用圖解法求最小回流比。在圖的對(duì)角線上自作垂線ef即為進(jìn)料線線，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為：</p><p><b>　　故最小回流比</b></p><p>　　故取操作回流比為（高沸塔的操作回流比為0.2~0.6）</p><p>　?、矍缶s塔的氣液相負(fù)荷</p><p><b

115、>　?、芮蟛僮骶€方程</b></p><p><b>　　精餾段操作線方程：</b></p><p><b>　　提餾段操作線方程：</b></p><p>　?、輬D解法求理論板層數(shù)</p><p>　　采用圖解法求理論板層數(shù)結(jié)果為：</p><p>　　總

116、理論板層數(shù)NT=6.6</p><p><b>　　進(jìn)料板位置NF=2</b></p><p><b>　　實(shí)際板層數(shù)的求取</b></p><p>　　考慮到二氯乙烷與氯乙烯屬于非同類化合物與理想溶液的拉烏爾定律有較大的誤差，故取板效率為30%。</p><p>　　所以：精餾段實(shí)際板層數(shù)N精=1

117、/0.3≈4</p><p>　　提餾段實(shí)際板層數(shù)N提=5.6/0.3≈19</p><p>　?。?）高沸塔其他物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p>　　精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算，以精餾段為例進(jìn)行計(jì)算：</p><p><b>　　①操作壓力計(jì)算</b></p><p><b>

118、　　塔頂操作壓力 </b></p><p><b>　　每層塔板壓降</b></p><p><b>　　進(jìn)料板壓力</b></p><p><b>　　精餾段平均壓力</b></p><p><b>　?、诓僮鳒囟鹊挠?jì)算</b></p&

119、gt;<p>　　依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中氯乙烯和二氯乙烷的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：</p><p><b>　　塔頂溫度：℃</b></p><p><b>　　進(jìn)料板溫度：℃</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度：℃</b>

120、;</p><p><b>　?、燮骄栙|(zhì)量計(jì)算</b></p><p>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：</p><p><b>　??； </b></p><p><b>　　查平衡曲線得 </b></p><p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：</

121、p><p><b>　　由圖解理論板得：</b></p><p><b>　　查平衡曲線得：</b></p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量:</p><p><b>　?、芷骄芏鹊挠?jì)算</b></p><p><b>　　氣相平均密度的計(jì)算&l

122、t;/b></p><p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：</p><p><b>　　液相平均密度的計(jì)算</b></p><p>　　液相平均密度依據(jù)下式計(jì)算：</p><p>　　塔頂液相平均密度的計(jì)算</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><

123、p>　　進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算::</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率：</p><p>　　精餾段液相平均密度：</p><p>　?、菀合嗥骄砻鎻埩Φ挠?jì)算</p><p>　　液相平均表面張力依據(jù)下式計(jì)算：</p><p&

124、gt;　　塔頂液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>　　, </b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算:</p><p>　　由℃, 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得：</p><p><b>

125、　　, </b></p><p>　　精餾段液相平均表面張力:</p><p>　　（6）高沸塔精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　?、偎降挠?jì)算</b></p><p>　　精餾段的氣，液相體積流率為：</p><p><b>　　由</b&